傳來一個朋友虛擬參加生日宴會，或傳輸一種新產(chǎn)品給遠方的消費者試用，這聽起來實在很匪夷所思。但據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，一項名為“浸沒”(Immersence)的研究，在歐盟第六框架計劃未來與新興技術(shù)(FET)前瞻項目的支持下，正在把這一設(shè)想變成現(xiàn)實。
這項技術(shù)成功地整合對真實世界的感知和虛擬世界里的印象，另外理療師經(jīng)過訓(xùn)練就能用它來做遠程治療，工業(yè)設(shè)計師可以在互聯(lián)網(wǎng)上遠程傳輸可觸摸的數(shù)字實體模型等。
感覺被模擬得越多，我們在虛擬現(xiàn)實中就沉浸得越深。德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的安德烈斯·斯韋恩博格說，更多的感知會帶來更多的互動，身臨其境的感覺就越強烈，就越會“浸沒”在虛擬現(xiàn)實里。
為三維景物裝上觸摸手臂
最近幾年，視聽模擬越來越逼真，而觸覺領(lǐng)域卻一直拖了后腿。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)計算機視覺研究室的科學(xué)家接受了“浸沒”中一個子項目，把視覺與觸覺結(jié)合起來，處理人和虛擬目標之間的互動，實現(xiàn)遠程觸摸物體。
馬賽厄斯·哈德和研究室其他人員首先給真實物體制作出一個虛擬副本，該副本可以被觸摸，甚至在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸。
他們使用了一個柔軟的玩具青蛙，記錄下它的3D掃描圖像，同時用一種觸覺設(shè)備——傳感手臂來感知它，并把視覺和觸覺印象連接起來。傳感手臂裝有壓力、速度和滑動傳感元件，能從任何方向移動，收集外形、堅固性等方面信息。經(jīng)過測量、計算，一個虛擬青蛙就在計算機里產(chǎn)生了。為增強真實感覺，他們還給虛擬青蛙設(shè)計了一種真實環(huán)境，讓其“爬”在使用者面前的桌子上。
虛擬青蛙還可以拷貝副本，通過互聯(lián)網(wǎng)傳給其他人。為了讓別人也能看到和感覺到這只青蛙，研究人員專門給虛擬物體設(shè)計出一種帶有監(jiān)控器的數(shù)據(jù)目鏡和一個帶有小馬達的傳感器。虛擬青蛙和傳感器接觸時發(fā)出信號，計算機程序就通過計算，模擬物體接觸時的阻礙抵抗，對使用者的運動產(chǎn)生相應(yīng)的阻礙作用，使他感覺好像摸到了青蛙，而實際上，他只是在觸摸空氣。
早期對虛擬目標的模擬，很大程度上取決于研究人員的假設(shè)，而ETH開發(fā)的工具更多地基于測量數(shù)據(jù)。哈德解釋說，這種方法可看作是攝像技術(shù)的延伸，對那些很難用模型描述的復(fù)雜物體更具有優(yōu)勢。
“浸沒”虛擬中與阿凡達共舞
德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)也是“浸沒”項目的研究機構(gòu)，在安德烈斯·斯韋恩博格領(lǐng)導(dǎo)下，9個大學(xué)和研究機構(gòu)共同開發(fā)VR(虛擬現(xiàn)實)目標和特征觸覺技術(shù)。他們開發(fā)了觸覺與多模型界面，利用信號過程技術(shù)和實時地把現(xiàn)實目標生成虛擬物體，能讓人們和虛擬舞伴共同跳舞。
研究人員使用了一個移動機器人平臺，輸入記錄了壓力、平衡和真人舞蹈運動的程序，再給一個現(xiàn)實人加上兩條手臂作為舞伴，戴上虛擬目鏡，這個人就能看到一個異性舞伴，舉起機器人的手臂就能和她共舞。在虛擬環(huán)境中，機器人由計算機操作，作為另一個人的“阿凡達”(化身)。
這些研究還有助于開發(fā)認知機器人，和人類更好地互動。
現(xiàn)實里觸覺技術(shù)讓真假互動
現(xiàn)在我們可能觸摸一個虛擬物體，但還不能抓住它。要有“抓”的感覺，需要一種專門的感覺手套，戴上這種手套，使用者既能觸摸真實物體，也能觸摸虛擬物體。ETH正在研制這種手套，哈德相信，這種手套在未來20年就可像互聯(lián)網(wǎng)一樣得到廣泛使用。
法國埃里夫大學(xué)也在研究如何給兩個人裝上傳感器，讓他們在虛擬中共同搬運一個重箱子。斯韋恩博格說，在現(xiàn)實中，這是一個合作過程，但在機器人界面必須設(shè)計出一套程序，并非是一個人主導(dǎo)而另一個跟隨那么簡單。
瑞士ETH計算機視覺研究室已開發(fā)了一種乒乓球游戲，現(xiàn)實里只有球拍操縱桿，兩個玩家就能互相擊打虛擬乒乓球。他們的下一個項目名為“光束”，打算開發(fā)出一種遠距離傳輸方法來傳輸虛擬人。哈德說，這將使得人們參加遠程會議成為可能，而無需本人親自到場，有助于節(jié)省時間和差旅費。這比現(xiàn)在的視頻會議更加徹底，感覺就像跟其他參會者坐在一起，還能和其他參會者互動。
